使用光束傳遞法解析單模光纖的接合損耗

Abstract

這篇論文是用光束傳遞法來計算光纖的三種接合損耗。第一、模態半徑不匹配的接合 。第二、蕊心偏掉的接合。第三、兩根光纖傾斜的接合。這種數值解是利用傳遞光束 法，而傳遞光束法基本上是建立在快速富利葉展開以求得場的能量分佈。我們可以看 到輻射模態及傳播模態存在光纖內，這種現象證明了Marcuse 所提出的第一根光纖的 播模態傳到第二根光纖後分解成第二根光纖的輻射模態及傳播模態。如果傳播的夠遠 的話，輻射模態都輻射掉，祇剩下了傳播模態存在。但是對於使用數值來解問題，太 長時間的計算是不可能且不實際。因此我們應用相干函數及Hanning Window獲得一個 複數場的光譜圖，由光譜圖中的極值，可求得相對的特徵根及傳播模態的振幅強度， 再由這些特徵根求得特徵函數，我們使用了波長１．３，１．５５，１．６５，１． ８。由振幅強度，我們可以求出穿透率，最後與Macuse所導出的三個解析解相比較， 發現除了波長外，其它的解都與Marcuse 的解非常接近。 這篇論文是用光束傳遞法來計算單模光纖的三種接合損耗，例如模半徑不匹配，蕊心 偏掉或者傾斜。這種數值解是使用快速富立葉展開來求得場的能量分布。使用光束傳 遞法應用在純量波動方程式及使用相干函數和Hanning window以求得單模光纖接合後 場的特徵函數特徵值及模的振幅強度，所使用的波長為１．３，１．５５，１．６５ ，１．８。最後與Marcuse 所導的三個解析解相比較，發現除了波長１．８外其它的 解皆與Marcuse的解非常接近。